JP2003510530A - ハイブリッド角度接触の玉軸受およびそれを有する軸方向スラスト軸受 - Google Patents

ハイブリッド角度接触の玉軸受およびそれを有する軸方向スラスト軸受

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、外側リング(5)の内側軸受溝(4)と内側リング(7)の外側軸受溝(6)との間で転がり接触する玉(3)軸受に関しており、これら溝の凹所は、半径方向を向かずにほぼ互いに反対側に傾斜している。玉(3)は、リング(5,7)間に配置された枠組(13)により互いに間隔を置いている。玉(3)は少なくとも表面は陶磁器製であり、鋼製のリング(5,7)は、陰極スプレーにより堆積したMoSxまたはTiAlN層で被覆されている。本発明は、特に遠心力に対し回転羽根の保持のためと、回転子ハブに対する羽根ピッチ変動蝶番のための玉軸受軸方向停止部に適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、鋼製の外側リングの内側通路溝との転がり接触部内と、鋼製の内側
リングの外側通路溝との間に、および両者内に、転がり接触して配置された玉の
列を有する角度接触型の玉軸受であって、 その外側溝は軸受の外側に向かって半径方向に面しており、かつ軸受の両側の
うちの一方に軸方向に面していることが好ましい凹部を有し、 その内側溝は軸受の軸に向かって半径方向に面しておりかつ軸受けの他の側に
軸方向に面している凹部を有し、 それにより両溝は互いに略向かい合い、玉は、リング間に配置された玉枠組に
より軸受の軸の周りに周面方向に間隔を置かれている、角度接触型の玉軸受に関
する。
【0002】 本発明は、特に詳しく言えば、ABEC7水準で、航空機特性を持った高精度
玉軸受を使用する軸方向スラスト玉軸受を構成するため、一列に同型の他の軸受
を軸方向に層状に取り付けられるようになっている上述した型の玉軸受に関する
【0003】 これらの回転子のハブに関しピッチまたは入射角についてヘリコプタの末尾ま
たは主の回転子の羽根を明確にするため、回転子の回転中に受ける遠心力に抗し
て同時に各羽根に保持させることができる軸方向スラスト玉軸受が既に使用され
ており、この軸方向スラスト玉軸受は、羽根のピッチを変えるようにハブに関し
比較的小さい角度範囲以上に不連続的に羽根を回転させることができる。このよ
うな軸方向スラスト軸受は、軸方向に積み重なれた角度接触玉軸受の列から成る
ので、これらの角度接触は、スラスト玉軸受が負荷を受けている軸方向と同一方
向に或る角度においてなされる。
【0004】 このような軸方向玉軸受を形成するために用いられる角度接触玉軸受において
、玉とリングは鋼製である。これの欠点は、鋼製の玉とリングとの間の接触にお
ける誤ったブリネル硬度を示す現象により、局部磨耗が、特殊な周波数における
ピッチに関して羽根の振幅に即応し、例えば、24ヘルツの桁であるかもしれな
いピッチ制御に即応することである。この磨耗は、約250ないし350時間の
運転時間の後に止めさせられるものと思われるが、要求される可能性は1000
時間を越えるかもしれない。この結果、回転子を外し、それらの羽根を取り除き
、軸方向スラスト玉軸受を構成する玉軸受の列を取り替えることが必要となる。
スラスト玉軸受を取り替えるために回転子を取り外し、改装するこれらの操作は
、財政的の見地および管理上の見地から非常に不利な立場になっている。
【0005】 さらに、外側リングの外径および内側リングの穴における悩ましい腐食現象を
避けるために、内外リングの対応面が銅の堆積により被覆されることが実際よく
知られている。
【0006】 本発明の当面する問題は、軸受のリングに対する誤りのブリネル硬度を示すこ
との影響を除去することを可能にし、さらに、軸方向スラスト玉軸受を形成する
ために軸方向に積み重ねられる軸受の外側リングの外径および内側リングの穴に
おける悩ましい腐食の影響を除去することを可能にする前述の型の玉軸受を提案
することである。
【0007】 この目的のため、上述の型を持った本発明の角度接触玉軸受は、玉は、少なく
とも表面が陶磁器で造られ、鋼製リングは、それらの全表面が硫化モリブデン(
MoS2 )または窒化チタンアルミニウム(TiAlN)で被覆されていること
を特徴とする。
【0008】 このMoSX またはTiAlNの層は蒸着により堆積された層であり、このた
め、この層が各リングの鋼製の基盤への優れた付着を可能とするという利点があ
る。
【0009】 また、玉が焼結され、陶磁器で造られ、質量が10%の桁の節約を生じる利点
があり、陶磁器は少なくとも部分的にSi3 4 またはTiCから成るという利
点がある。
【0010】 したがって、このような軸受は、接触している対の材料、すなわち玉の陶磁器
と鋼製リングのMoSX またはTiAlNの層とから、ヘリコプタ回転子の軸方
向スラスト玉軸受が受ける型の、組み合った振動の水準を持つ軸方向重負荷の下
で、優れた摩擦作用を経験する。
【0011】 また、外側リングの鋼と内側リングの鋼は、従来の軸受鋼から選ばれる利点が
あり、100C6またはM50型のものが好ましい。
【0012】 軸受の玉の枠組は、既知の構造を有し、1つの部品ででき、合成材料から型造
りされ、玉上に中心を置かれることができる。
【0013】 ナイロン6,6が好ましい枠組の合成材料は、硫化モリブデン(MoS2 )が
好ましい潤滑性能を持った添加物で満たされることができるという利点があるの
で、枠組は、その枠組の徐々に磨耗するることにより玉と通路溝に放たれる乾燥
潤滑剤の溜めを構成する。
【0014】 本発明のもう一つの項目は、軸方向スラスト玉軸受であって、それが前述限定
されたように幾つかの角度接触玉軸受の列を有し、一方ではそれらの内側リング
を経由し、他方ではそれらの外側リングを経由して互いに接触して軸方向に積み
重なり、スラスト玉軸受けが軸方向に負荷を受けている方向と同一方向に或る角
度で角度接触していることを特徴としている。
【0015】 さらに、スラスト玉軸受が受けることになる最小の軸方向の力の方向に予め負
荷を掛けることができるようにするために、スラスト玉軸受は、他の角度接触玉
の軸受の積み重ねの軸方向の一端に取り付けられ、これら他の角度接触玉の軸受
が負荷を受けている方向とは反対方向に前記軸方向に積み重ねられている他の玉
軸受に予め負荷を掛ける軸受を構成する追加の接触玉の軸受を有することもまた
利点である。
【0016】 本発明は、最後に、ヘリコプタ回転子のハブに関するピッチについて回転子の
羽根を明確にする前述限定されたような軸方向スラスト玉軸受の応用に関する。
【0017】 本発明のその他の利点と特徴は、付属図面を参照してこれに限定されること無
く述べられる一つの模範的実施例にに関する、以下の記述から明白となるであろ
う。
【0018】 図1は、7個の角度接触玉軸受の軸方向積み重ねから構成されている軸方向ス
ラスト玉軸受、特に、互いに軸方向に積み重ねられた同一の6個の負荷軸受1の
列、およびこの6個の負荷軸受1の列の図1における右手軸方向端において予め
負荷された軸受である7番目の角度接触玉軸受2を示す。
【0019】 スラスト玉軸受内の積み重ね軸受の数は、このスラスト玉軸受が耐えなければ
ならない荷重に直ちに連動され、したがって7個よりも多くも少なくもなり得る
ことは注目されるべきである。
【0020】 図1,2および5〜7に示されるように、各負荷軸受1は、互いに対面する2
つの通路間に配置されている玉3の列を有する角度接触玉軸受であり、2つの通
路のうちの1つは、外側リング5の内側通路溝4であり、他の1つは、内側リン
グ7の外側通路溝6である。これらの通路溝4と6は、円弧形状の軸受の軸X−
Xを通る軸方向平面上の断面を有し、その軸受の凹部は内側溝4の場合、軸受1
の軸X−Xに向かって半径方向に向いており、そして軸方向にまたは横方向に、
予め負荷を受けた軸受2と反対方向に向いている。一方、外側溝6の凹部は、軸
受1の外側に半径方向に向き、そして予負荷軸受2の側に向かい軸方向または横
方向に向いている。この結果、6個の負荷軸受1の各々に対して、溝4と6の間
に玉3の角度接触があり、溝に対して玉3は転がり接触し、溝は、軸受け1,2
の軸X−X上で芯出しされた円錐の線に沿っている。したがって、スラスト玉軸
受について、図1の断面の平面におけるその円錐の線は、平行な軸Y−Y(図1
の頂部にある)と軸Z−Z(図1の底部にある)に描かれている。
【0021】 通路溝4と6のこの幾何学的形状のために、外側の溝6は、内側リング7の2
つの横方向周面部分の間に形成され、図1と2において左にあるそのうちの1つ
の横方向周面部分8はその他の横方向周面部分9の直径よりも大きい外径を有す
る。しかし、内側リング7の2つの横方向周面部分8と9は、同一の穴または内
径を有する。したがって、内側通路溝4はこのリング5間の2つの横方向周面部
分間の外側リング5内に形成され、図1と2内の左にあるそのうちの1つの部分
10は、したがって、内側リング7の横方向周面部分8と同じ側において、この
同じ外側リング5の他の横方向周面部分11の直径よりも大きい穴または内径を
有し、その2つの横方向周面部分10と11は同一外径を有する。さらに、外側
リング5は、予負荷軸受2と同一側において、すなわち、スラスト玉軸受が耐え
ようとする最大軸方向力の掛かる方向に対応する軸方向(スラスト玉軸受の軸X
−Xに沿う)において、内側リング7に対し軸方向に食い違っている。最後に、
外側リング5の横方向周面部分11は、その内側半径方向部分において、予負荷
軸受2の側へ分岐した円錐台の面取りされた面12を有するので、負荷軸受1の
列の軸方向積み重ねにおいてこの軸方向積み重ねの直ぐ隣の負荷軸受1の外側リ
ング5の他の横方向周面部分10に属するそれに対面する横方向面を持ったこの
横方向周面部分11が横方向面に軸方向接触することができる。その際は、玉3
が各軸受1の軸X−Xの周りの周面方向に間隔を置くのを保つ玉の枠組13で邪
魔をすることがない。この枠組13が、軸受1のリング5と7の間に配置されて
いるからである。
【0022】 図5ないし7に示されているとおり、枠組13は、一体部品ででき、面取りさ
れた外側半径方向および外側横方向の頂点15を持ったほぼ矩形断面を有する横
方向周面部分14を有し、この横方向周面部分14は、ほぼ半径方向内側に(軸
X−Xの方へ)、面取りされた頂点15から軸方向に遠ざかるように突起してい
る。また枠組13は、玉面コップ形状の横方向面と対面する凹部を持ったほぼ円
板形状の取っ手16を有し、各取っ手は、通路溝4と6の間かつ、隣接する2個
の玉3の間で、玉3上の枠組13に中心にはまる。その間に、枠組13の横方向
周面部分14は、内側リング7と外側リング5のそれぞれ横方向周面部分8と1
0間に収容される。
【0023】 予負荷軸受2はまた角度接触の玉軸受であるが、その玉3は負荷軸受1の玉と
同一であり、互いにほぼ対面する2つの通路間に転がり接触するように取り付け
られている。そのうちの1つは、外側リング18の内側通路溝17であり、他方
は、内側リング20の外側通路溝19である。図1と3に描かれているように、
内側通路溝17の凹部は、負荷軸受1に対し反対側で、軸X−Xに向かい半径方
向に、かつスラスト玉軸受の外側に向かい軸方向にまたは横方向に面している。
したがって、内側通路溝17は、外側リング18の2つの横方向周面部分21と
22間に形成される。その1つの部分21(図1と3内の左)は他方の部分22
よりも小さい穴または内径を有し、2つの横方向周面部分21と22は、同一外
径を有し、一方内側リング20の外側通路溝19の凹部は、同じ穴と同じ外径を
有する内側リング20の2つの横方向周面部分23と24の間に外側に向かって
半径方向に面している。これの意味することは、予負荷軸受2の玉3とリング1
8,20との間の角度接触が、負荷軸受1の角度接触のようには、半径方向に対
して傾いていないことであること、そして、予負荷軸受2の角度接触はさらに負
荷軸受1の角度接触とは反対の方向の或る角度にあることである(図1参照、頂
部における軸A−Aと底部における軸B−Bが、断面内に、予負荷軸受2のリン
グ18と20間に玉3の角度接触における円錐構成要素の線を描く)。
【0024】 予負荷軸受2の玉3が、玉の枠組13の構造と類似の構造を持った玉の枠組2
5により軸X−Xの周りに周面方向に間隔を置かれているが、半径方向面に対し
ほぼ対称的にある。したがってこの予負荷軸受2は、最大の力が掛かる方向とは
反対の軸方向にスラスト玉軸受に働く最大軸方向力を採るよう設計され、こうし
て、この使用形態に取り付けられたときスラスト玉軸受に予め負荷を掛けるのに
役立つ。
【0025】 図1と4が示すように、負荷軸受1と予負荷軸受2の軸方向積み重ねにおいて
、負荷軸受1は内側リング7を介して互いに軸方向にも接触しており、予負荷軸
受2に直接隣接する負荷軸受1はそれを介して予負荷軸受2の内側リング20に
軸方向にも耐え、その外側リング18は負荷軸受1におけると同方向において内
側リング20とは軸方向に食い違っている。これは外側リング18が横方向周面
部分21を介して、隣接する負荷軸受1の外側リング5の部分12において面取
りされた横方向周面部分11と軸方向に接触状態を可能にする。
【0026】 これらの軸受1,2において、すべての玉3は焼結され、例えばSi3 4
たはTiCの陶磁器から造られる。軸受1のリング5と7及び予負荷軸受2のリ
ング18と20は、例えば型100C6またはM50の従来の軸受鋼から造られ
、X値が好ましくは1.7に等しいかまたは近い硫化モリブデン(MoSX )の
層、または蒸着により堆積された窒化チタンアルミニウム(TiAlN)により
全表面を被覆される。すなわち、「PVD」(物理的蒸着)として知られる方法
によるもので、登録商標「TINALOX」として知られる方法、独逸アーヘン
21−D−52068 タルボート街、独逸社セメコン有限会社により実施され
ている。蒸着は、フランスのCEA(Commissariat a l’Energie Atomique)の
CENG(Centre d’Essais Nucleaires de Grenoble)により開発されたPV
D法により実施されることができる。硬度のよい円柱構造をもった硫化モリブデ
ンの蒸着を得ることを可能にする名称「MoSX 」として知られている方法であ
る。
【0027】 このようにして得られたハイブリッド軸受において、MoSX またはTiAl
Nの被覆は軸受1と2のリング5,7、18、20の通路溝4,6,17,19
上に存在しないのみならず、横方向の面の穴と外径が等しい他の表面上に存在し
、これを介して、これらのリングが互いに軸方向に支えることに注目することが
大切である。
【0028】 軸受リングのMoSX またはTiAlNの層と接触している玉3の陶磁器の良
い摩擦作用により、これらのリング5,7,18および20に誤りの硬度を示す
効果を解消させることができる。さらに、負荷軸受1と予負荷軸受2の外側リン
グ5と18の外径および内側リング7と20の穴または内径に適用された銅メッ
キにより、例えば、軸方向スラスト玉軸受の外側リング5,18を収容しこれら
リングが一体となって回転するヘリコプタ回転子羽根折り返し部と、負荷軸受1
と予負荷軸受2の内側リング7と20が取り付けられ、これらのリングが一体と
してその周りに回転する回転子ハブ軸またはアームと、の間の悩ましい腐食の影
響を解消させるので、羽根のピッチがハブアームまたはシャフトの回りの回転に
より制御されることを可能にする。
【0029】 一つの部品から成り、各々が対応する玉上に芯出しされ、各々が合成材料内で
形造られた枠組13と25は、枠組13と25が磨耗すると玉3とリング間の乾
燥潤滑剤として働くことができるように選択される添加物でできる限り満たされ
る。
【0030】 この例では、枠組13または25が徐々に磨耗すると、各枠組13または25
が、玉3と通路溝間の乾燥潤滑剤として放される硫化モリブデンの溜めを構成す
るように、枠組13または25はMoS2 が満たされたナイロン−6,6から造
られることが有利である。
【0031】 以上に述べられ、図1の断面に描かれた軸方向スラスト玉軸受において、枠組
13と25のすべての外側リング5,18と内側リング7,20および負荷軸受
1,予負荷軸受2のすべての玉3は、調和した組立体である。
【0032】 回転時に羽根に作用する遠心力に対しその付け根を介して回転子羽根を保持し
、一方同時に、対応するハブの半径方向アームまたはシャフトに対して制限され
た角度範囲内で不連続回転によりピッチに関して羽根を明瞭に表現するためのこ
の応用において、本発明のスラスト玉軸受は、グリースを再詰め込みすることな
しにヘリコプタ運転サイクル中600走行時間達成可能であり、これは従来の一
連の角度接触スラスト玉軸受から成るスラスト玉軸受の寿命のほぼ2倍である。
また本発明の玉軸受は、従来のものに対しほぼ10%の質量節減を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による7個の角度接触玉軸受を有する軸方向スラスト玉軸受の軸方向断
面図である。
【図2】 図1の軸方向スラスト玉軸受中の同一負荷軸受6個中の1個の拡大横断面図で
ある。
【図3】 予負荷軸受であり、図1の軸方向スラスト玉軸受である7個の玉軸受の拡大横
断面図である。
【図4】 図2の6個の負荷軸受の組の軸方向積み重ねに対して図3の予負荷軸受の軸方
向載置を示す図1の詳細を拡大して示す。
【図5】 図1の軸方向スラスト軸受中6個の負荷軸受のうちの1個の玉枠組の軸方向断
面図である。
【図6】 図5の断面の下端の詳細を拡大して示す。
【図7】 図5の線VII−VII部分断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16C 33/58 F16C 33/58 33/64 33/64 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW Fターム(参考) 3J101 AA02 AA03 AA32 AA42 AA54 AA62 BA01 BA10 BA21 BA50 BA51 BA70 CA01 DA05 DA14 EA44 EA45 EA55 EA78 FA31 FA48

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼製の外側リング(5,18)の内側通路溝(4,17)と
    の転がり接触部内と、鋼製の内側リング(7,20)の外側通路溝(6,19)
    との間に、および両者内に、転がり接触して配置された玉(3)の列を有する角
    度接触型の玉軸受であって、 前記外側溝(6,19)は、軸受(1,2)の外側に向かって半径方向に面し
    ておりかつ好ましくは軸受け(1,2)の両側のうちの一方に軸方向に面してい
    る凹部を有し、 前記内側溝(4,17)は軸受(1,2)の軸(X−X)に向かって半径方向
    に面しておりかつ軸受(1,2)の他の側に軸方向に面している凹部を有し、 それにより溝(4,6;17,19)は互いにほぼ向かい合い、玉(3)は、
    リング(5,7;18,20)間に配置された玉枠組(13,25)により軸受
    の軸(X−X)の周りに周面方向に間隔を置かれている、前記角度接触型の玉軸
    受において、 玉(3)は、少なくとも表面が陶磁器製であり、鋼製のリング(5,7;18
    ,20)は、全表面を硫化モリブデン(MoSX )または窒化チタンアルミニウ
    ム(TiAlN)の層で被覆されていることを特徴とする角度接触型の玉軸受。
  2. 【請求項2】 前記硫化モリブデン(MoSX )または窒化チタンアルミニ
    ウム(TiAlN)の層は、蒸着法により堆積された層であることを特徴とする
    請求項1記載の角度接触型の玉軸受。
  3. 【請求項3】 玉(3)は、焼結され陶磁器製であることを特徴とする請求
    項1または2記載の角度接触型の玉軸受。
  4. 【請求項4】 前記陶磁器が、少なくとも部分的に窒化珪素Si3 4 また
    は炭化チタンTiCから成ることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項
    記載の角度接触型の玉軸受。
  5. 【請求項5】 外側リング(5,18)の鋼と内側リング(7,20)の鋼
    は、従来の軸受鋼、好ましくは型100C6またはM50から選ばれることを特
    徴とする請求項1ないし4のいずれか1項記載の角度接触型の玉軸受。
  6. 【請求項6】 枠組(13,25)が、一部品として造られ、合成材料から
    形造りされて、玉(3)の中心に置かれることを特徴とする請求項1ないし5の
    いずれか1項記載の角度接触型の玉軸受。
  7. 【請求項7】 ナイロン−6,6が好ましい枠組(13,25)の合成材料
    は、硫化モリブデン(MoS2 )が好ましい潤滑性能を備えた添加物で満たされ
    ていることを特徴とする請求項6記載の角度接触型の玉軸受。
  8. 【請求項8】 軸方向スラスト玉軸受が請求項1ないし7のいずれか1項記
    載の幾つかの角度接触玉(3)軸受(1)の列を有し、一方ではそれらの内側リ
    ング(7)を介し、他方ではそれらの外側リング(5)を介して互いに接触して
    軸方向に積み重ねられ、なお、これらの角度接触は、スラスト玉軸受けが軸方向
    に負荷を受けている方向と同一方向に或る角度での角度接触であることを特徴と
    する、軸方向スラスト玉軸受。
  9. 【請求項9】 他の角度接触玉(3)軸受(1)の列の軸方向の一端に取り
    付けられ、これら他の角度接触玉(3)軸受(1)が負荷を受けている方向とは
    反対方向に前記軸方向に積み重ねられている他の玉軸受(1)に予め負荷を掛け
    る軸受を構成する追加の角度接触玉(3)軸受(2)を有することを特徴とする
    請求項8記載の軸方向スラスト玉軸受。
  10. 【請求項10】 ヘリコプタ回転子のハブに関するピッチについて前記回転
    子の羽根を明確に表現する請求項8または9記載の軸方向スラスト玉軸受の応用
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